基于SEP4O20的Linux NandFlash驅動設計

摘要：本文首先給出了NandFlash的硬件特點，分析了Linux MTD層(Memow Technology Device)的特性，基于東南大學國家ASIC中心自主設計的嵌入式微處理器芯片SEP4020，給出了Linux下NandFlash驅動的詳細設計方案。實驗結果表明，基于這種驅動方案的NandFlash能進行有效的文件管理和穩定、快速的讀寫功能，非常適合于嵌入式產品的應用。
關鍵詞：NandFlash；Linux；SEP4020微處理器

0 引言
NandFlash是一種非易失性的存儲介質，它以極高的存儲密度，快速的讀寫速度以及低廉的價格，成為在嵌入式領域應用極為廣泛的存儲介質。但同時NandFlash更大的存儲容量以及更復雜的硬件接口也為軟件的設計提出了更高的要求。為了有效地管理復雜的存儲硬件以及提供更可靠高效的存儲環境，文章給出了在嵌入式Linux下的NandFlash的驅動設計，利用嵌入式Linux系統的高效完善以及Linux MTD子系統的對存儲介質的高度兼容，大大提高了NandFlash的使用效率，并降低了驅動開發的難度。
本文以東南大學自主設計的東芯SEP4020微處理器的為基礎，分析NandFlash的內部結構和Linux MTD層的框架，并基于這些研究提出了NandFlash驅動的設計和實現。

1 NandFlash的硬件特點
NAND器件是基于I／O接口的，這點不同于NOR閃存，基于Bus的RAM接口。NAND芯片以頁為單位讀寫，以塊為單位擦除，通過多個引腳傳送命令地址數據，使用較復雜的I／O接口來控制。以本文使用的東芝TC58512FT(64MNand)為例，分為4096塊，每塊有32頁，每頁有512B的數據區+16B的OOB(out of band)區。(4096×32×512B=64MB)，均通過8跟IOM線串行控制，如圖l所示。

同時由于工藝限制，NAND閃存中允許存在壞塊。NAND閃存的每一頁有16B(頁長度512B)的OOB區用來存放ECC校驗數據，ECC有效標志，壞塊標志等。所有這些決定了于NAND的存儲系統設計需要處理不同于其它類型閃存特有問題。